Ефикасни серво системи во роботи

Во индустријата за роботика, серво погоните се вообичаена тема.Со забрзаната промена на Industry 4.0, надграден е и серво погонот на роботот.Сегашниот роботски систем не само што бара од погонскиот систем да контролира повеќе оски, туку и да постигне поинтелигентни функции.

На секој јазол во работата на индустриски робот со повеќе оски, мора да користи сили со различна големина во три димензии за да ги заврши задачите како што е ракување со множества. Моторитево робот семоже да обезбеди променлива брзина и вртежен момент на прецизни точки, а контролорот ги користи за да го координира движењето по различни оски, овозможувајќи прецизно позиционирање.Откако роботот ќе ја заврши задачата за ракување, моторот го намалува вртежниот момент додека ја враќа роботската рака во почетната положба.

Составен од процесирање на контролен сигнал со високи перформанси, прецизни индуктивни повратни информации, напојувања и интелигентнимоторни погони, овој високо-ефикасен серво системобезбедува софистициран речиси моментален одговор прецизна контрола на брзината и вртежниот момент.

Контрола на серво јамка со голема брзина во реално време-контрола на обработка на сигналот и индуктивна повратна информација

Основата за остварување дигитална контрола со голема брзина во реално време на серво циклусот е неразделна од надградбата на процесот на производство на микроелектроника.Земајќи го најчестиот трифазен роботски мотор со електрична енергија како пример, трифазен инвертер PWM генерира високофреквентни пулсни напонски бранови и ги емитува овие бранови форми во трифазните намотки на моторот во независни фази.Од трите сигнали за напојување, промените во оптоварувањето на моторот влијаат на тековната повратна информација што се чувствува, дигитализира и се испраќа до дигиталниот процесор.Дигиталниот процесор потоа врши алгоритми за обработка на сигнали со голема брзина за да го одреди излезот.

Тука не се потребни само високи перформанси на дигиталниот процесор, туку има и строги барања за дизајн за напојувањето.Ајде прво да го погледнеме делот на процесорот. Основната брзина на пресметување мора да биде во чекор со темпото на автоматизирани надградби, што повеќе не е проблем.Некои чипови за контрола на работатаинтегрирајте A/D конвертори, бројачи на мултипликатор за откривање позиција/брзина, PWM генератори итн. неопходни за контрола на моторот со јадрото на процесорот, што значително го скратува времето на земање примероци на серво контролната јамка и се реализира со еден чип. Усвојува автоматска контрола на забрзување и забавување, контрола на синхронизација на брзината и контрола на дигитална компензација на три јамки на положба, брзина и струја.

Контролните алгоритми како што се брзината на движење напред, забрзувањето напред, нископропусниот филтрирање и филтрирањето на попуштање исто така се имплементирани на еден чип.Изборот на процесорот нема да се повтори овде. Во претходните написи беа анализирани различни роботски апликации, без разлика дали се работи за евтина апликација или апликација со високи барања за програмирање и алгоритми. Веќе има многу избори на пазарот. Предностите различни.

Не само тековните повратни информации, туку и други чувствителни податоци се испраќаат до контролорот за следење на промените во напонот и температурата на системот. Повратните информации за сензори за струја и напон со висока резолуција отсекогаш биле предизвикконтрола на моторот. Откривање повратни информации од сите сензори за шантови/Хол/магнетните сензори во исто време се несомнено најдобри, но ова е многу барано за дизајнот, а компјутерската моќ треба да остане во чекор.

Во исто време, со цел да се избегне губење на сигналот и пречки, сигналот се дигитализира во близина на работ на сензорот. Како што се зголемува стапката на земање примероци, има многу грешки во податоците предизвикани од пренос на сигналот. Дизајнот треба да ги компензира овие промени преку индукција и прилагодување на алгоритам.Ова му овозможува на серво системот да остане стабилен под различни услови.

Сигурен и прецизен серво погон — напојување и интелигентен погон на моторот

Напојување со функции за префрлување со ултра-висока брзина со стабилна контролна моќност со висока резолуција сигурна и прецизна серво контрола. Во моментов, многу производители имаат интегрирани модули за напојување со користење на високофреквентни материјали, кои се многу полесни за дизајнирање.

Напојувањата со прекинувачки режим работат во топологија за напојување со затворена јамка базирана на контролер, а два најчесто користени прекинувачи за напојување се MOSFET и IGBT за напојување.Двигателите на портата се вообичаени во системите кои користат напојувања со прекинувачки режим што го регулираат напонот и струјата на портите на овие прекинувачи со контролирање на состојбата на ВКЛУЧЕНО/ИСКЛУЧЕНО.

Во дизајнот на напојувањата со прекинувачки режим и трифазните инвертери, различни двигатели за паметни порти со високи перформанси, двигатели со вградени FET и драјвери со интегрирани контролни функции се појавуваат во бесконечен тек.Интегрираниот дизајн на вградениот FET и функцијата за тековно земање примероци може значително да ја намали употребата на надворешни компоненти. Логичката конфигурација на PWM и овозможување, горните и долните транзистори и влезот на сигналот на Hall значително ја зголемуваат флексибилноста на дизајнот, што не само што го поедноставува процесот на развој, туку и ја подобрува ефикасноста на енергијата.

ИЦ-овите на серво драјверите исто така го максимизираат нивото на интеграција, а целосно интегрираните ИЦ-двигатели на серво-двигатели можат значително да го скратат времето на развој за одлични динамички перформанси на серво-системите.Интегрирањето на предвозачките кола, сензорите, заштитните кола и мостот за напојување во еден пакет ја минимизира вкупната потрошувачка на енергија и трошоците на системот.Овде е наведен целосно интегрираниот IC блок дијаграм на серво драјверот на Trinamic (ADI), сите контролни функции се имплементирани во хардвер, интегриран ADC, интерфејс на сензорот за позиција, интерполатор на позиција, целосно функционален и погоден за различни серво апликации.

 

Целосно интегриран серво драјвер IC, Trinamic (ADI)

резиме

Во серво систем со висока ефикасност, обработката на контролниот сигнал со високи перформанси, прецизната повратна информација на индукцијата, напојувањето и интелигентниот погон на моторот се неопходни. Соработката на уреди со високи перформанси може да му обезбеди на роботот точна контрола на брзината и вртежниот момент што реагира моментално за време на движење во реално време.Покрај повисоките перформанси, високата интеграција на секој модул обезбедува и пониски трошоци и поголема ефикасност на работата.